(57)【要約】【課題】  半導体製造装置の中に反応生成物が付着することを抑制できる半導体製造装置の排気方法を提供する。【解決手段】  エッチング装置２１は、ロードロック室２３と、エッチング室２４と、アッシング室２５と、アンロードロック室２６とを有する。各処理室２３〜２６において処理を行うとき、それぞれの処理室２３〜２６は密閉された状態になり、各処理室２３〜２６間において半導体装置１１の搬送を行うとき、各処理室２３〜２６は開放された状態になる。エッチング室２４でエッチング処理を行ったことにより発生する反応ガス３７を、エッチング処理後に、プラズマを発生させない状態でエッチングガス３４を導入しながら反応ガス３７を排気する。これにより、エッチング室２４が真空状態になることを抑制し、残った反応ガス３７を排気しやすくする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置にエッチング処理を施すための第１ガスが導入される第１処理室であって、前記エッチング処理によって発生する反応ガスが前記第１処理室から吸引により排気されるべき前記第１処理室と、前記第１処理室でのエッチング処理に先行し又は後続する処理を前記半導体装置に行うための第２処理室との間で両処理室が開放された状態で前記半導体装置を搬送する搬送工程を有する半導体製造装置の排気方法であって、
前記搬送工程に先立ち、前記第１処理室において、前記第１ガスをプラズマ化させて前記半導体装置にエッチング処理をする第１工程と、
前記第１工程のあと、前記第１処理室の中に、前記反応ガスを排気するための第２ガスを導入するとともに、前記第１処理室の中に残った前記反応ガスを排気する第２工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置の排気方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体製造装置の排気方法であって、
前記第２ガスは、前記エッチング処理によって前記半導体装置と反応しないガスであることを特徴とする半導体製造装置の排気方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体製造装置の排気方法であって、
前記第２工程のあとに、前記第１処理室への前記第２ガスの導入を停止した状態で、前記第１処理室の中に残った前記反応ガスを排気する工程を更に有することを特徴とする半導体製造装置の排気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に配線を形成するための半導体製造装置の排気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の１つに、例えば、特許文献１に記載のように、半導体装置にエッチング処理を施すためのエッチング装置がある。詳述すると、図５（ａ）に示すように、エッチング装置１０１は、エッチングガスをプラズマ化させてエッチング処理を行う密閉された第１処理室１０２と、前記エッチング処理に先立つ処理が行われる第２処理室１０３と、前記エッチング処理に引き続く処理が行われる第３処理室１０４とを有する。
【０００３】
前記第１〜第３処理室１０２〜１０４の間では、第２処理室１０３から第１処理室１０２へ、第１処理室１０２から第３処理室１０４へ、半導体装置１０５が搬送される。図５（ｂ）に示すように、半導体装置１０５を搬送するとき、第１〜第３処理室１０２〜１０４は、それぞれ密閉された状態から開放された状態に変わる。
エッチング処理では、図５（ａ）に示すように、ガス導入口１０６から第１の処理室１０２にエッチングガスを導入しながら、エッチング処理によって反応した反応ガスをガス排気口１０７から吸引により排気している。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−３６７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エッチング処理が終わったあと、第１処理室１０２内に残っている反応ガスを完全に除去する目的で、ガス導入口１０６から導入するエッチングガスを停止したあと、ガス排気口１０７から残った反応ガスを吸引によって排気している。エッチングガスの導入を停止しているので、第１処理室１０２が密閉状態になり、これにより、反応ガスが動きにくいことから反応ガスが除去しきれない。その後、図５（ｂ）に示すように、第１処理室１０２から第３処理室１０４に半導体装置１０５を搬送するとき、第１〜第３処理室１０２〜１０４が開放状態となり、これにより、エッチング室１０２に残っている反応ガス１０８の一部が、第１の処理室１０２から第２、第３処理室１０３，１０４に流れ込み、その結果、反応ガス１０８ａが反応生成物１０９となって側壁に付着するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決な課題に着目してなされたものであって、半導体製造装置の中に反応生成物が付着することを抑制できる半導体製造装置の排気方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体製造装置の排気方法は、半導体装置にエッチング処理を施すための第１ガスが導入される第１処理室であって、前記エッチング処理によって発生する反応ガスが前記第１処理室から吸引により排気されるべき前記第１処理室と、前記第１処理室でのエッチング処理に先行し又は後続する処理を前記半導体装置に行うための第２処理室との間で両処理室が開放された状態で前記半導体装置を搬送する搬送工程を有する半導体製造装置の排気方法であって、前記搬送工程に先立ち、前記第１処理室において、前記第１ガスをプラズマ化させて前記半導体装置にエッチング処理をする第１工程と、前記第１工程のあと、前記第１処理室の中に、前記反応ガスを排気するための第２ガスを導入するとともに、前記第１処理室の中に残った前記反応ガスを排気する第２工程と、を有する。
【０００８】
この方法によれば、前記第１工程において、第１処理室でエッチング処理を行ったことにより発生する反応ガスを、前記第２工程において、第１処理室の中に第２ガスを導入しながら、前記第１処理室の中に残った反応ガスを吸引によって排気するので、第１処理室の気圧が低下することを抑制し、これにより、残った反応ガスを排気しやすくすることができる。よって、第１処理室に反応ガスが残ることを低減できる。従って、第１処理室と第２処理室との間で半導体装置を搬送するとき、第１処理室と第２処理室とが開放された状態になったとしても、第１処理室から第２処理室に反応ガスが流れ込むことを抑制することができる。これにより、反応ガスが、第２処理室の内壁に接触することを抑制でき、前記内壁に反応生成物が形成されることを低減することができる。
【０００９】
本発明に係る半導体製造装置の排気方法では、前記第２ガスは、前記エッチング処理によって前記半導体装置と反応しないガスであることが望ましい。
【００１０】
この方法によれば、エッチング処理によって半導体装置と反応しない第２ガスを導入するので、半導体装置との反応をより抑制することができる。よって、前記反応ガスの除去を、反応ガスを増やすことなく行うことができる。
【００１１】
本発明に係る半導体製造装置の排気方法では、前記第２工程のあとに、前記第１処理室への前記第２ガスの導入を停止した状態で、前記第１処理室の中に残った前記反応ガスを排気する工程を更に有してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る半導体製造装置の排気方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、半導体装置の構造を示す模式断面図である。以下、半導体装置の構造を、図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、半導体装置１１は、半導体基板１２を有する。半導体基板１２上には、アルミ配線層１３が形成されている。半導体基板１２は、シリコン基板１４を有する。シリコン基板１４の上側には、層間絶縁膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１５が形成されている。シリコン酸化膜１５は、公知の方法である、例えば熱酸化法によって形成される。
【００１５】
アルミ配線層１３は、第１の窒化チタン（ＴｉＮ）配線１６上にアルミ配線１７が形成されており、アルミ配線１７上に第２の窒化チタン配線１８が形成されている。このアルミ配線層１３は、公知の方法である、例えば、レジストパターンをマスクとしてドライエッチング処理を行うことによって形成される。
【００１６】
図２は、半導体基板上にアルミ配線を形成するための半導体製造装置としてのエッチング装置の構造を模式的に示す平面図である。以下、エッチング装置の構造を、図２を参照しながら説明する。
【００１７】
図２に示すように、エッチング装置２１は、バッファ室２２を有する。バッファ室２２には、第１処理室としてのエッチング室２４と、第２処理室を構成するロードロック室２３とアッシング室２５とアンロードロック室２６とを有する。また、バッファ室２２には、これら複数の処理室２３〜２６との間で、半導体装置１１を搬送するための搬送機２７，２８が備えられている。
【００１８】
ロードロック室２３は、エッチング装置２１の中に半導体装置１１を搬入するために用いられる。ロードロック室２３は、エッチング装置２１の外部から半導体装置１１が搬入されたあと、大気の状態から真空の状態になる。
【００１９】
エッチング室２４は、半導体基板１２上に形成された膜のうち、不要な膜の部分を除去してアルミ配線層１３（図１参照）を形成するための、エッチング処理をするために用いられる。
【００２０】
アッシング室２５は、半導体基板１２上にアルミ配線層１３を形成するために用いた図示しないレジストパターンを除去するアッシング処理（灰化処理）をするために用いられる。
アンロードロック室２６は、エッチング処理及びアッシング処理後の半導体装置１１を、エッチング装置２１から外部に搬出するために用いられる。
【００２１】
搬送機２７，２８は、複数の処理室２３〜２６との間で、半導体装置１１を授受するために用いられる。搬送機２７，２８は、半導体装置１１を載置するためのアーム２７ａ，２８ａをそれぞれ有し、このアーム２７ａ，２８ａに載置した半導体装置１１を、例えば、ロードロック室２３、エッチング室２４、アッシング室２５、アンロードロック室２６の順に搬送を行う。
【００２２】
図３は、エッチング装置の構造を示す模式断面図である。図３（ａ）は、エッチング室においてエッチング処理を行っているときのエッチング装置２１の状態を示す模式断面図である。図３（ｂ）は、半導体装置を搬送するときのエッチング装置２１の状態を示す模式断面図である。以下、エッチング装置の構造を、図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、エッチング室２４は、上チャンバ３１と、下チャンバ３２と、ステージ３３とを有する。
【００２４】
上チャンバ３１は、エッチング室２４の上側を構成するように配置される。上チャンバ３１には、第１ガスとしてのエッチングガス３４をエッチング室２４に導入するためのガス導入口３５と、マイクロ波を導入するためのマイクロ波導入管３６が設けられている。
【００２５】
ガス導入口３５は、図示しないバルブに接続されている。このバルブを開状態にすることにより、ガス導入口３５からエッチング室２４へのエッチングガス３４の導入が行われ、バルブを閉状態にすることにより、ガス導入口３５からエッチング室２４へのエッチングガス３４の導入が停止される。エッチングガス３４は、例えば、ＢＣｌ３及びＣｌ２（ともに塩素系ガス）などである。
【００２６】
マイクロ波導入管３６は、エッチング室２４の中に導入されたエッチングガス３４をプラズマ化するために、エッチング室２４にマイクロ波の伝播（導入）が行われる。マイクロ波は、図示しないマグネトロンによって発生する。マイクロ波とともに、上チャンバ３１の周囲に配置された、図示しないソレノイドコイルによる磁界（外部磁場）との相互作用により、エッチングガス３４をプラズマ化させる。
【００２７】
下チャンバ３２は、エッチング室２４の下側を構成するように配置され、図示しない昇降装置によって昇降可能に設けられている。エッチング室２４は、半導体装置１１を搬送するとき、下チャンバ３２が下降することにより開放状態になる。開放状態になったあと、搬送機２７，２８によって、半導体装置１１を処理室２３〜２６間で受け渡すことが可能になっている。エッチング室２４は、半導体装置１１を搬送しないとき（例えば、エッチング処理中）、下チャンバ３２の上昇動作によって上チャンバ３１と合わさり、遮蔽（密閉）された空間となる。下チャンバ３２には、エッチング処理によって反応した反応ガス３７を排気するためのガス排気口３８が設けられている。
【００２８】
ガス排気口３８は、下チャンバ３２の下側に設けられている。ガス排気口３８には、図示しない真空排気装置（ポンプ）に接続されており、前記ポンプの吸引動作により、エッチング室２４内の反応ガス３７（エッチングガス３４を含む）の排気が行われる。反応ガス３７は、例えば、Ｔｉ（チタン）成分を有する。
【００２９】
ステージ３３は、エッチング室２４内に配置され、半導体装置１１を載置するために用いられる。ステージ３３は、例えば、下チャンバ３２の昇降動作と連動可能に設けられている。ステージ３３は、下チャンバ３２とともに下降したとき、上記したように半導体装置１１の授受が可能となる。ステージ３３には、図示しない高周波電源が接続されており、エッチング処理のとき、半導体装置１１に高周波（ＲＦ）バイアス電圧が印加される。
【００３０】
次に、半導体装置１１を搬送するときのエッチング装置２１の状態について説明する。
図３（ｂ）に示すように、半導体装置１１を搬送するときのエッチング装置２１は、各処理室２３〜２６それぞれの下チャンバ３２，３２ａ〜３２ｃが、下降した状態になっている。これにより、各処理室２３〜２６は、バッファ室２２の中において密閉（遮蔽）された状態から開放された状態になる。これにより、バッファ室２２内は、１つの繋がった空間となる。つまり、各処理室２３〜２６間において、ガスの行き来が可能な状態になっている。
【００３１】
エッチング室２４において、反応ガス３７の排気が不十分であり除去しきれずに残った場合、エッチング室２４に残ったＴｉを有する反応ガス３７が、例えば、隣り合ったロードロック室２３やアッシング室２５に入り込む。これにより、ロードロック室２３やアッシング室２５の内壁に反応生成物が堆積する。
【００３２】
上記とは反対に、エッチング室２４において、反応ガス３７の排気が十分であり、除去しきれずに残った反応ガス３７が少ない場合、ロードロック室２３やアッシング室２５に流れ込む反応ガス３７が少ないので、それぞれの内壁に堆積する反応生成物を抑制することができる。
【００３３】
図４は、エッチング室における反応ガスの排気方法とともに、エッチング処理に引き続く製造方法を示す工程図である。以下、ガスの排気方法を主に、図４を参照しながら説明する。
【００３４】
エッチング処理に先立ち、半導体基板１２上には、公知の方法により、第１窒化チタン膜と、アルミ膜と、第２窒化チタン膜とが半導体基板側から順に形成されている。また、第２窒化チタン膜上には、エッチング処理のとき、マスクとして用いられるレジストパターンが形成されている。この半導体装置１１は、ロードロック室２３を介して、エッチング室２４のステージ３３上に載置されている。
【００３５】
図４に示すように、工程１では、半導体基板１２上にアルミ配線層１３を形成するために、エッチング処理を行う。まず、半導体装置１１が載置されたステージ３３とともに下チャンバ３２を上昇させてエッチング室２４を密閉（遮蔽）状態にする。次に、ガス導入口３５からエッチング室２４内にエッチングガス３４を導入するとともに、マイクロ波導入管３６からマイクロ波を導入する（図３参照）。これにより、導入されたエッチングガス３４がプラズマ化される。その後、プラズマ化したエッチングガス３４を用いて半導体装置１１上に形成されたレジストパターンをマスクとしてエッチング処理を行う。これにより、半導体基板１２上にアルミ配線層１３が形成される。また、エッチング処理によって発生した反応ガス３７の一部は、導入したエッチングガス３４を含んでガス排気口３８から排出される。
【００３６】
工程２では、エッチング室２４内の第１の排気を行う。エッチング処理後のエッチング室２４内には、排気しきれずに残った反応ガス３７が滞留している。まず、マイクロ波導入管３６からマイクロ波の導入を停止（プラズマ化しない状態）するとともに、ステージ３３への高周波（ＲＦ）バイアス電圧の印加を停止する。このとき、エッチング室２４内にガス導入口３５からエッチングガス３４を引き続き導入するとともに、ガス排気口３８から、エッチング室２４内に残ったエッチングガス３４含む反応ガス３７の排気を引き続き行う。第１の排気を行う時間は、例えば、１０秒である。
【００３７】
エッチング室２４にエッチングガス３４を導入しながらエッチング室２４に残った反応ガス３７を排気するので、エッチング室２４が真空状態になることを抑制することができる。これにより、残った反応ガス３７を排気しやすくすることが可能となり、エッチング室２４に反応ガスが残ることを低減できる。
【００３８】
工程３では、エッチング室２４内の第２の排気を行う。まず、ガス導入口３５からエッチング室２４へのエッチングガス３４の導入を停止する。ガス排気口３８による吸引動作は、引き続き行っている。第２の排気を行う時間は、例えば、１０秒である。これにより、エッチング室２４に除去しきれずに残ったわずかな反応ガス３７をエッチング室２４内から更に除去することができる。
【００３９】
工程４では、半導体装置１１を、エッチング室２４からアッシング室２５に搬送する。まず、エッチング室２４の下チャンバ３２及びアッシング室２５の下チャンバ３２ｂを下降させる（図３参照）。次に、搬送機２７，２８（図２参照）によって、エッチング室２４のステージ３３上に載置された半導体装置１１を、アッシング室２５のステージ３３ａ上に搬送して載置する。このとき、エッチング室２４の中の除去されずに残った反応ガス３７が低減されているので、ロードロック室２３やアッシング室２５の中に流れ込むことを抑制することができる。
【００４０】
工程５では、半導体装置１１上に形成されたレジストパターンを除去する。アッシング室２５において、アッシング（灰化）処理を行うことにより、アルミ配線層１３上に形成されたレジストパターンが除去される。
【００４１】
その後、アッシング処理後の半導体装置１１は、図示しない昇降装置によって下チャンバ３２が下降し、そのあと、搬送機２７，２８によってアッシング室２５からアンロードロック室２６に搬送し、そのあと、エッチング装置２１の外に搬出される。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態の半導体製造装置の搬送方法によれば、以下に示す効果が得られる。
【００４３】
（１）エッチング室２４でエッチング処理を行ったことにより発生する反応ガス３７を、エッチング処理後に、プラズマを発生させない状態でエッチング室２４にエッチングガス３４を導入しながら、エッチング室２４の中に残った反応ガス３７を吸引によって排気するので、エッチング室２４の気圧が低下することを抑制し、これにより、エッチング室２４の中に残った反応ガス３７を排気し易くすることができる。更に、エッチング室２４にエッチングガス３４を導入しているので、残った反応ガス３７を押し出し易くすることができる。よって、エッチング室２４内に反応ガス３７が残ることを低減できる。従って、半導体装置１１を搬送するとき、エッチング室２４、及び、それ以外の処理室２３，２５，２６とが開放された状態になったとしても、エッチング室２４からそれ以外の処理室２３，２５，２６に残った反応ガス３７が流れ込むことを抑制することができる。これにより、反応ガス３７が、処理室２３，２５，２６の内壁に接触することを抑制でき、前記内壁に反応生成物が形成されることを低減することができる。
その結果、繰り返しエッチング処理を行ったとしても、前記内壁に反応生成物が形成するのを低減でき、前記内壁から反応生成物が剥離することを抑制することができる。これにより、半導体装置１１に反応生成物が付着することを低減でき、例えば、半導体装置１１上に形成された配線がショートするなどの不良を低減でき、歩留りが低下することを抑制できる。
【００４４】
（変形例１）上記した、エッチングガス３４を用いてプラズマ化させるのに、マイクロ波の導入とともにソレノイドコイルによる磁界を利用している。これを、マイクロ波のみでプラズマを発生させるようにしてもよい。
【００４５】
（変形例２）上記した、エッチング処理が終わったあとにエッチング室２４内に導入するガスは、エッチング処理に直接起因するＢＣｌ３及びＣｌ２を有するエッチングガス３４を使用している。これを、エッチング処理に直接起因しないＢＣｌ３及びＣｌ２を除く第２ガスとしてのデポガスを使用するようにしてもよい。例えば、ＣＨ４／Ａｒ混合ガスのみを使用するようにする。これによれば、エッチング処理を行う際、アルミ配線層１３の側壁に保護膜を付けるためのガスなので、エッチング処理が進行しない状態で反応ガス３７を排気することができる。また、これに限らず、直接エッチング処理に起因しないガスであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一実施形態における、半導体装置の構成を示す模式断面図。
【図２】エッチング装置の構成を模式的に示す平面図。
【図３】エッチング装置の構造を示す模式断面図であり、図３（ａ）はエッチング処理を行っているときのエッチング室の状態を示す模式断面図、図３（ｂ）は半導体装置を搬送しているときのエッチング装置の状態を示す模式断面図。
【図４】反応ガスの排気方法及びエッチング処理に引き続く製造方法を示す工程図。
【図５】従来の半導体製造装置の構造を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１１…半導体装置、１２…半導体基板、１３…アルミ配線層、１４…シリコン基板、１５…シリコン酸化膜、１６…第１窒化チタン配線、１７…アルミ配線、１８…第２窒化チタン配線、２１…エッチング装置、２２…バッファ室、２３…第２処理室を構成するロードロック室、２４…第１処理室を構成するエッチング室、２５…第２処理室を構成するアッシング室、２６…第２処理室を構成するアンロードロック室、２７，２８…搬送機、３１…上チャンバ、３２…下チャンバ、３３…ステージ、３４…エッチングガス、３５…ガス導入口、３６…マイクロ波導入管、３７…反応ガス、３８…ガス排気口。
【図１】
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【図２】
2006237039.tif 000004
【図３】
2006237039.tif 000005
【図４】
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【図５】
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